DE897871C - Schaltanordnung zum Unterbrechen von Gleichstrom - Google Patents

Description

• Schaltanordnung zum Unterbrechen von Gleichstrom Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung zur Unterbrechung von Gleichstrom während eines mit Hilfe eines Kondensators künstlich erzeugten Stromn:ulldurchganges. Dabei soll der Unterbrechungsvorgang günstig gestaltest werden. Es soll vor allem auch erreicht werden, daß sch die Kontakte während des Stromnu'lldurchsganges mindestens nahezu in der günstigsten Läsch,stellung befinden. Bei den bekannten Anordnungen ,dieser Art besteht in dieser Hinsicht zwischen Stromnulldurchgang und Kontaktbewegung kein zuverlässiiger Zusammenhang.
• Die Erfindung besteht nun. darin, daß der Stromnullsdurchgang zusätzlich dadurch herbeigeführt wird, daß eine zum Kondensator parallel liegende, zur Stromdrosselung dienende Induktivität erhöht wird. Dies kann durch den Ablauf einer mechanischen Bewegung erzielt werden, die sich mit der Kontaktbewegung zeitlich so kuppeln läßt, daß sich die Kontakte während des künstlich erzeugten Stromnulldurchganges :in der günstigsten Löschstellung befinden. Die erfindungsgemäße Maßnahme hat auch den Vorteil, daß infolge der Drosselung der Durchgang der Stromkurve durch Null flacher erfolgt. Geringe Abweichungen des Ausgehblickes der Unterbrechung vom Nulldurchgang wirken sich daher nicht nachteilig aus.
• Im nachstehenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung noch näher erläutert.
• Die Fig. i bis 3 zeigen zunächst eine für den Erfindungszweck geeignete Drossel, d.ie natürlich auch als Glättungsdrossel dienen kann. Der äußere Aufbau ähnelt einer Erdschlußdrossel. Es bezeichnen i und :2 -die Gleichstromanschlüsse, 3 und 4 die Schenkelwicklungen, 5 einen Ölkessel, 6 und 7 die Joche, 8 und g die Schenkel, deren ,innerer Aufbau in Fig.2 und 3 dargestellt :ist. Mit io sind Anschlüsse für die Betätigung der Schenkel angedeutet. Ein Schenkel besteht aus einem Isolierrohr vi, dessen Inneres nicht mit Öl gefüllt ist und von unten: her .zwgängig :ist. Darin sind an zwei flachen Tragschienen, die aus Isolierstoff i2- oder aus einem urmagnetischen Metall besteben. können, die einzelnen Eisenstücke 13 befestigt. Es ist zweckmäßig, das Eisen zu lamellieren, um die Bildung von Wirbelströmen zu vermeiden, welche bei der Erhöhung der Induktivität entgegengesetzt zum Hauptstrom fließend auftreten können und die Herabdrückung des Hauptstromes hindern könnten. Dazwischen, liegen bewegliche Anker 14, welche auf Führungen 15 gleiten, die ihrerseits von Tragschienen 16 gehalten werden. In Dauerbetrieb werden die Anker durch nicht dargestellte Sperrklinken in der äußeren Lage festgehalten. Beim Abschaltvorgang werden sie mechanisch oder pneumatisch freigegeben. Ihre durch magnetische Kräfte einsetzende Bewegurig kann durch Druckluftantriebe 17 beschleunigt werden. Nach Abschalten des Stromes drücken. die Federn i8 die Anker in die Anfangsstellung zurück. i9, sind Druckluftleitungen, 2o die Antriebsstangen für die Sperrklinken. Durch die gegenläufige Bewegung je zweier Anker heben sich ehre Schläge auf. Um Prellwirkung zu vermeiden, können hydraulische Bremsen vorgesehen werden.
• Fig. 4 zeigt eine andere Ausführung, und zwar für niedrige Spannung, bei der zwei Spulen 3 und 4, die in Reihe geischaltet sind, .im Dauerbetrieib gegensinnig durchflossen werden. Dabei entsteht nun ein schwacher Streufluß, der -den Weg zwischen beiden Spulen nimmt. Zur Stromunterdrückung wird die innere Spule mit dem als Rotor ausgebildeten Teilei des Magnetkreises um i&oi° gedreht, wodurch die maximale Leitfähigkeit der Anordnung erreicht wird. In beiden Endlagen befindet sich .der Anker im Gleichgewicht.
• Die Vergrößerung der Induktivität auf elektrischem Wege kann nun unter Ausnutzung der Eisensättigung durch Doppelmagnetisierung des Eisenweges erfolgen. Dabeli ist, wie bekannt; der magnetisierende Stromkreis mit dem Hauptstromkreis nicht verkettet. Der magnetisierende Stromkreis kann nun dauernd von einem Glelichstrom durchflossen sein. Es ist auch möglich, die Magretisierung durch phasenverschobene Wechselströme zu erzeugen. Fig. 5 zeigt eine derartige Drossel, deren Vormagnetisierung durch ein Drehstromsystem z3 bis 25 erzeugt wird. Infolge der Phasenr verschiebung der drei Magnetisierungen bleibt die resultierende Herabsetzung der Induktivität konstant. Zur Induktivitätserhöhung brauchen also nur die Niederspannungs-Wechselstromkreise unterbrochen zu werden.
• Den Einfluß der Induktivitätserhöhung .auf den Stromverlauf zeigt beispielsweise Fig. 6 für eine Schaltung nach dem mit starken Linien gezeichneten Teil :der Fig. 7, in der S den Schalter, L die veränderliche Induktivität .und R den -Leitungswiderstand darstellt. Die Kurve 26 ist der Weg des Ankers, @z. B. des Ankers. 14 nach Fig. 2, 27 der Verlauf der Induktivität L und 28. der Verlauf des Stromes.
• Dlie erfindungsgemäße Anordnung weist nun parallel zur Induktivität L einen Kondensator C auf. Bei geeigneter Bemessung der Kapazität kann ein Stromverlauf 2-g nach Fig. 8 erreicht werden. Der Gesamtstrom wechselt dabei kurzzeitig das Vorzeichen, er geht dabei also zweimal durch Null (30, 31). Dieses Zeitintervall ist für die Unterbrechung des Stromes besonders günstig. Der Schalter S kann hierbei als normaler Wechselstromschalter ausgebildet werden, da er nur dazu dient, eine Rückzündung- zu vermeiden. Wird die Gleichspannung mittels Gleichrichter geliefert, so übernehmen diese beim Nulildurchgang 30.des Stromes selbsttätig die Stromunterbrechung, da sie ja den Strom in umgekehrter Richtung nicht hindurchlassen.
• Beii zweckmäßiger Zusammenarbeit der veränderlichen Drossel mit dem Schalter können Verhältniisse erreicht werden, welche für die Abschaltung wesentlich günstiger sind als bei no.rmaJen Wechselstromschaltern.
• Durch Abstimmung des Kondensators auf den Verlauf zier Irnduktivitätsänderung kann erstens erreicht werden, daß der Strom, solange er in entgegengesetzter Richtung fließt, sehr gering bleibt, so daß für die Unterbrechung nicht nur die Stromnudldurchgänge, sondern auch der dazwischenliegende Zeitraum als praktisch stromlose Pause zur Verfügung,steht. Ferner ist im Gegensatz zu den normalen Wechselstromschaltern der Zeitpunkt des S:tromnull!durchganges unabhängig von der erzeugenden ,EMK. Er ist vielmehr von dem Verlauf der Induktivitätsänderung abhängig. Wird nun der Vorgang der In.duktivitätsänderung mit der Schaltbewegung gekuppelt, so kann erreicht werden, daß beim ersten oder zweiten Nulldurchgang des Stromes sich die Schalterkontakte gerade in der zur Löschung günstigsten Stellung befinden. Bei Ausnutzung der stromlosen Pause ist es sogar möglich, die Kontakte während dieser Pause praktisch lichtbogenfrei und so schnell zu trennen, daß eine Wiederzündung nicht eintreten kann.
• Der Verlauf der Unterdrückung des Stromes ist nun nicht nur vom Verlauf der Induktivitätsänderung, sondern auch von .dem Anfangswert des Stromes abhängig. Um stets die günstigsten. Löschverhältnisse zu erhalten, ist es zweckmäßig, denVerlauf derInduktivitätsänderung abhängig von dem Strom und gegebenenfalls von: seiner zeitlichen Änderung zu steuern. Hierzu stehen verschiedene Mittel zur Verfügung. Erstens hängt -die magnetische Anziehungskraft und damit die Geschwindiglaelit der Induktivitätsänderung unmittelbar von dem Strom ab, während die Spannung an einer unveränderlichen Drosselspule von ,der Stromänderung abhängt. Diese zweite Abhängigkeit ist besonders dann wichtig, wenn ein Kurzschluß während des Stromanstieges abgeschaltet werden soll. Durch diese Regelgrößen können nun zusätzliche Antriebsmittel (Druckluft oder Bremsen), gegebenenfalls über Röhrenverstärker, beeinflußt werden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schaltanordnung zur Unterbrechung von Gleichstrom während eines mit Hilfe eines Kondensators künstlich erzeugten Stromnulldurchganges, dadurch gekennzeichnet, ,daß der Stromnulldurchgang zusätzlich dadurch herbeigeführt wird, daß eine zum Kondensator parallel liegende, zur Stromdrosselung dienende Induktiv(ität erhöht wind.
2. 2. Schaltanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Induktivität und die Schaltbewegung zeitlich derart ,gekuppelt .sind, daß .die Kontakte sich während des Stromnulldurchiganges in der günstigsten Löschstellung befinden.
3. 3. Schaltanordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktweg von der Kontakttrennung bis zur Erreichung der Löschstellung in ,der stromschwachen Pause durchlaufen wird.
4. 4. Schaltanordnung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Induktivität in Abhängigkeit von der Stromstärke und gegebenenfalls auch von ihrer zeitlichen Änderung gesteuert wird.
5. 5. Schaltanordnung nach Anspruch i bis ,4, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einer Wicklung mit unterbrochenem Eisenkern bestehende Induktivität durch Verkleinerung des oder der Luftspalte erhöht wird.
6. 6. Schaltanordnung nach Anspruch i bis 5, dadurch. gekennzeichnet, daß die aus zwei in Reihe liegenden Wicklungen mit unterbrochenem Eilsenkern bestehende Induktivität durch eine Relativbewegung beider Wicklungen erhöht wird.
7. 7. Schaltanordnung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Induktivitäterhöhende Bewegung außer durch den Einfluß der magnetischen Kraft durch eine zusätzliche Kraft, insbesondere durch einen Druckluftantrieb, erzeugt wird. B. Schaltanordnung nach Anspruch i bis 4., dadurch gekennzeichnet, daß diie Induktivität im Daueribetrieb durch eine zusätzliche Magnetisierung des dadurch gesättigten Eisens herabgesetzt ist und durch Wegnahme dieser Magnetisierung erhöht wird. g. Schaltanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Magnetisierung insbesondere durch mehrphasigen Wechselstrom erfolgt. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 148 102, 148 fit, 26o 903, 269 254, 269 757. VIG o24, 643 404; USA.-Patentschrift Nr. 816468.